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法拉第電磁感應定理應用例析

更新時間:2023-10-19 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

法拉第電磁感應定理的應用是中考的熱門考點,求解感應電動勢則是解題的關鍵。在電磁感應現象中可以分為兩類,一類是磁場變化形成感生電動勢E感=■S,一類是導體在磁場中運動切割磁感線形成動生電動勢E動=■B,常用E動=BLv求解。下邊通過中考題進行分類例析。OF2物理好資源網(原物理ok網)

一、感生電動勢的求解OF2物理好資源網(原物理ok網)

例1(2013年遼寧中考)如圖1所示,周長為L、不可形變的正圓形導線框內有直徑為r的方形磁場區域,其磁感應硬度B隨時間t的變化關系為B=kt(常量k>0)。回路中滑動變阻器R的最大電阻為R0,滑動片P坐落滑動變阻器中央,定值內阻R1=R0、R2=■。閉合開關S,電流表的示數為U,不考慮實線MN兩側導體的感應電動勢,則()OF2物理好資源網(原物理ok網)

A.R2兩端的電流為■。OF2物理好資源網(原物理ok網)

B.電容器的a極板帶正電。OF2物理好資源網(原物理ok網)

C.滑動變阻器R的熱功率為內阻R2的5倍。OF2物理好資源網(原物理ok網)

D.正圓形導線框中的感應電動勢為KL2。OF2物理好資源網(原物理ok網)

法拉第電磁感應實驗目的_法拉第電磁感應實驗報告_法拉第電磁感應實驗OF2物理好資源網(原物理ok網)

解析:由法拉第電磁感應定理E=■=■S=kπr2,可知D錯。R2與R是并聯,并聯滑動變阻器的電阻為■,并聯后內阻為■,則滑動變阻器所在大道的內阻為■,外電路的總內阻為:R總=R1+■=■,故R2兩端電流為:■U=■U,所以A正確;電路兩側正圓形導體內磁場變化形成逆秒針電壓,導體框相當于一個上負下正的電源,所以電容器a極板帶負電,故B錯誤;設支路電壓為I法拉第電磁感應實驗,則通過滑動變阻器左半部份的電壓為I,通過其右半部份的電壓為■,因為此部份與R2并聯且電阻相等,因而通過R2的電壓也為■,由P=I2R知:滑動變阻器熱功率為P=I2■+(■)2■=■,R2的熱功率為:P2=(■)2■=■法拉第電磁感應實驗,所以滑動變阻器R的熱功率為內阻R2的5倍,故C正確;由A的剖析知D錯。答案:AC。OF2物理好資源網(原物理ok網)

點評:公式E感=■S中的面積須是存在磁場的有效面積。在內電路中電流從電源的正極流向負極,按照楞次定理判別感應電壓的方向,四指所指的方向―線圈下端為電源的負極;再借助恒定直流電路中的相關規律和公式解題。OF2物理好資源網(原物理ok網)

二、動生電動勢的求解OF2物理好資源網(原物理ok網)

例2(2014年全省課標Ⅱ)如圖2所示,直徑分別為r和2r的同心方形滑軌固定在同一水平面內,一長為r,質量為m且質量分布均勻的直導體棒AB放在圓滑軌里面,BA的延長線通過圓滑軌中心O,裝置的遠眺圖如圖所示。整個裝置坐落勻強磁場中,磁感應硬度的大小為B,方向豎直向上,在內圓導軌的C點和外圓滑軌的D點之間接有一電阻為R的阻值(圖中未畫出)。直導體棒在水平外力作用下以角速率ω繞O逆秒針勻速轉動,在轉動過程中一直與滑軌保持良好接觸。設導體棒與滑軌之間的動磨擦質數為μ,導體棒和滑軌的內阻均可忽視。重力加速度大小為g。求:OF2物理好資源網(原物理ok網)

(1)通過內阻R的感應電壓的方向和大小;OF2物理好資源網(原物理ok網)

(2)外力的功率。OF2物理好資源網(原物理ok網)

解析:(1)按照手指定則畫等效電路圖如圖3所示,通過R的電壓方向為CD。OF2物理好資源網(原物理ok網)

導體棒AB在切割磁感線運動的過程中,vA=ωr,vB=2ωr,OF2物理好資源網(原物理ok網)

AB棒的平均速率為■=■=■,OF2物理好資源網(原物理ok網)

按照法拉第電磁感應定理,導體棒上形成的感應電動勢為E=Br■=■,OF2物理好資源網(原物理ok網)

再依照閉合電路的歐姆定理,則通過內阻R的電壓為I=■=■。OF2物理好資源網(原物理ok網)

(2)依據能量守恒定理,外力的功率P等于安培力與磨擦力的功率之和,F安=BIrFf=μmg。OF2物理好資源網(原物理ok網)

外力的功率為P=F■=(BIr+μmg)■=■+■。OF2物理好資源網(原物理ok網)

點評:公式v=ωr中r指的是從圓心O點到棒上該點的距離,在轉動切割中導體棒上各點的速率與直徑r成反比,所以棒的平均速率可以用■=■求解,則感應電動勢為E動=BL■;理解電磁感應現象中的能量守恒。OF2物理好資源網(原物理ok網)

通過以上實例剖析,電磁感應現象中形成感應電動勢的形式各有不同,正確使用合適的公式求解是解題的關鍵,同時不能忽視兩種感應電動勢共存的情況。在解題過程中注意電路的剖析和恒定直流電路相關規律應用,同時也要擅于借助電磁感應現象中的能量守恒規律。OF2物理好資源網(原物理ok網)

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